縣境地貌以山地和丘陵為主。山地占總面積的28.5%，丘陵占55.9%，崗地占5.8%，平原占9.8%。地勢(shì)東南部和東北部高，西南部低，相對(duì)高度達(dá)1500米。境內(nèi)山丘分屬連云山脈和幕阜山脈。連云山主峰海拔1600.3米，為境內(nèi)最高峰。幕阜山主峰海拔1593.6米。此外，東南部的十八折、黃花尖、下小尖；南面的轎頂山、福壽山、白水坪、甑蓋山、十八盤、寒婆坳；東北部的一峰尖、九龍池、云騰寺、黃龍山、只角樓、秋水塘、丘池塘；北部的流水庵、鳳凰山、鳳凰翅、燕子巖、冬桃山等21座山，海拔均在1000米以上。
縣境氣候?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，東亞熱帶向北亞帶過(guò)渡氣候帶。主要?dú)夂蛱卣鳛椋捍簻囟嘤�、寒流頻繁，降水集中；夏秋多旱；嚴(yán)寒期短，無(wú)霜期長(zhǎng)；風(fēng)小、霧多、溫差大。年平均氣溫16.8℃,常年積溫6185.3℃。1月平均氣溫4.9℃，極端最低氣溫為-12℃（1972年2月9日），7月平均氣溫28.6℃，極端最高氣溫40.3℃（1971年7月26日）。年平均氣溫5℃以上的持續(xù)時(shí)期為295天。年平均降水量1450.8毫米，雨雪160天。常年雨季從四月初開始，持續(xù)80天。雨季降水最占全年降水量的50%。年日照1731小時(shí)，太陽(yáng)輻射平均為每平方厘米108.5千卡。
境內(nèi)河網(wǎng)密布，分屬汨羅江和新墻河兩大水系。汨羅江流域面積占96.1%；新墻河流面積占3.9%。汨水自東向西貫穿全境，境內(nèi)全長(zhǎng)192.9公里，有大小支流141條，總長(zhǎng)2656.9公里，河網(wǎng)密度0.64公里/平方公里。徑流總量32.56億立方米。水能理論蘊(yùn)藏量19.7萬(wàn)千瓦，其中可開發(fā)利用的能量9.5萬(wàn)千瓦。141條河流中，一級(jí)支流有木瓜河、鐘洞河、清水、昌江等50條；二級(jí)支流67條；三級(jí)支流21條；四級(jí)支流3條。
境內(nèi)資源豐富，礦物有黃金、鉛鋅、磷、石膏、石英、石灰石、長(zhǎng)石、云母等60多種，散布于全縣各地的礦床、礦點(diǎn)共有200多處，其中大中型礦床10外。石膏、石英、磷等礦物儲(chǔ)量均在1000萬(wàn)噸以上，黃金儲(chǔ)量50噸以上，各種礦床主要分布在東西向的長(zhǎng)平斷裂帶上。珍稀野生動(dòng)物主要有虎、獺、穿山甲及白鸛、草鴛鴦、紅嘴相思鳥等。野生植物中僅藥用植物就有175科，615屬，1301種；珍稀植物主要有銀杏、水杉、金錢松及杜仲、厚樸、黃蓮、青檀等。
【山脈】
一、連云山脈
連云山脈屬羅宵山脈，主峰位于縣境獻(xiàn)鐘鄉(xiāng)連云村與瀏陽(yáng)縣的交界線上，海拔1600.3米，為境內(nèi)第一高峰。全脈有1000米以上的山峰有10座。因三面群山起伏，一面平川蜿延，山間林深竹茂，主峰常見云霧繚繞，故名連云山。山脈走向：主峰往東沿平瀏邊界十八折、吊水尖至分水坳；往北沿平、銅（鼓）和平、修（水）邊界的里半天、打鑼尖、飯匙尖、大坳里到東陽(yáng)山；往西沿平、瀏（陽(yáng)）邊界經(jīng)火子坳、福壽山、十八盤到寒婆坳。金龍、長(zhǎng)壽、嘉義、安定區(qū)屬該山脈部分范圍，面積為639平方公里，占全縣總面積的15.5%。
連云山主峰呈24-25度迎風(fēng)北坡，單面傾斜，相對(duì)高度1400米，地勢(shì)比降為230%。由于山體坡度大，水流急，巖石抗風(fēng)化能力強(qiáng)，自然植被好，溪流兩岸流水沉積地貌不發(fā)育，可耕地面積少，種植業(yè)不發(fā)達(dá)。自然次生植物保存完整，是縣境主要林業(yè)產(chǎn)區(qū)。
二、幕阜山脈
幕阜山古為恒山，又名天柱山、天岳山、昌山。三國(guó)吳太史慈任建昌都尉時(shí)，曾扎營(yíng)幕于山頂以拒劉表，故名幕阜。全脈有1000米以上的山峰12座。山脈起源于江西大庾嶺，主峰一峰尖位于長(zhǎng)慶、石漿兩鄉(xiāng)之間，海拔1595.6米，是縣境第二高峰。往北偏東經(jīng)天岳堂、流水庵、九龍池、只角樓，至湘、鄂、贛三省交界點(diǎn)黃龍山。另一支脈沿湘贛邊境南下，經(jīng)丘池塘，秋水塘，獅子巖，至漿市街；沿湘、鄂邊境往西北經(jīng)大坳、鳳凰翅、燕子巖、狂風(fēng)坳、冬桃山越界，向西南經(jīng)張師山進(jìn)入岳陽(yáng)縣境。境內(nèi)從一峰尖往南，經(jīng)大埂上，山西嶺，鳳凰山，水平尖，雷公尖、黃沙尖，與長(zhǎng)平斷陷盆地相接；往西南沿二峰尖，云騰寺，大古嶺，五角山，黃柏嶺，化米尖，過(guò)梧桐山至縣城邊沿。南江區(qū)、虹橋區(qū)、鐘洞區(qū)的全部鄉(xiāng)村以及梅仙、三陽(yáng)、安定、嘉義、長(zhǎng)壽、金龍等區(qū)的部分鄉(xiāng)村和幕阜林場(chǎng)屬于該山脈范圍，面積達(dá)1232.5平方公里，占全縣部面積的29.9%。
幕阜山北插湖北，東入江西，西瀕洞庭，南臨長(zhǎng)沙—平江和渣津—龍門斷陷盆地，橫跨三省，是湖南省北部屏障。長(zhǎng)石、云母、綠柱石，鈹、鉛、鋅、鈮鉭、鈾等稀有金屬和非金屬礦藏較為豐富；山頂?shù)狞S山松在全省頗有名。但巖石抗風(fēng)化能力弱，自然植物被破壞，水土流失較嚴(yán)重。
【河流】
汨水 發(fā)源于黃龍山梨樹堝（江西修水縣境）。經(jīng)修水白石橋至龍門進(jìn)入縣境，自東向西貫穿全縣，由新市街入汨羅市。境內(nèi)全長(zhǎng)192.9公里，流經(jīng)金龍、長(zhǎng)壽、嘉義、安定、三陽(yáng)、城關(guān)、甕江、談岑、栗山等9個(gè)區(qū)（鎮(zhèn)）、22個(gè)鄉(xiāng)、122個(gè)村。流域面積4053.3平方公里，落差107.5米，平均坡降4‰。境風(fēng)大小支流141條。一級(jí)支流50條，二級(jí)支流67條，三級(jí)支流21條，四級(jí)支流3條。按流域分，集雨面積達(dá)300平方公里以上的5條，200—300平方公里的1條，100—200平方公里的6條，50—100平方公里的13條；20—50平方公里的29條；5—20平方公里的87條。主要支流有：
木瓜河 源于幕阜山脈南坡天岳關(guān)。集天岳、虹橋、木瓜鄉(xiāng)的全部徑流及長(zhǎng)慶、詠生鄉(xiāng)的部分徑流，在木瓜鄉(xiāng)上中村菩提巖與大坪水匯合。全長(zhǎng)48公里，流域面積308平方公里，落差352.2米，平均坡降4.2‰。
大坪河 源于大坪鄉(xiāng)三星村只角樓下。全長(zhǎng)31公里，流域面積105平方公里，落差380.9米，平均坡降10.10‰。
曲溪水 源于南橋鄉(xiāng)永聯(lián)村仁家?guī)X。全長(zhǎng)33公里，流域面積100平方公里，落差368.8米，平均坡降5.1‰。
黃金河 源于黃金洞鄉(xiāng)啟明村吊水尖下芭蕉坳。全長(zhǎng)55公里，流域面積270平方公里，天然落差402.6米，平均坡降4.1‰。
鐘洞河 源于幕阜山脈南坡長(zhǎng)慶鄉(xiāng)高源村桃樹土段。全長(zhǎng)62公里，流域面積321平方公里，天然落差655.3米，平均坡降3.5‰。
麗 江 源于嘉義區(qū)蘆頭林場(chǎng)平、瀏交界的杉皮坳。流域面積113平方公里，天然落差308米，平均坡降7.5‰。
止馬河 源于連云山脈南端福壽林場(chǎng)甑蓋山。河道全長(zhǎng)33公里，流域面積355平方公里，天然落差658米，平均坡降9.4‰。
清 水 源水清水鄉(xiāng)對(duì)坪村龍頭尖下。河道長(zhǎng)22公里，流域面積108平方公里，天然落差137米，平均坡降6.2‰。
仙江源于幕阜山西南脈五角山下顯高村湘濱洞上蛇形。河長(zhǎng)41公里，流域面積145平方公里，天然落差329.7米,平均坡降1.37‰。
昌 江 源于冬塔鄉(xiāng)黃橋村傅家洞墨家山。全長(zhǎng)84公里，流域面積670平方公里，天然落差178.6米,平均坡降為0.52‰。
曲江又稱余坪水，源于岑川鄉(xiāng)巫峰尖東坡。河長(zhǎng)20.6公里，流域面積125.41平方公里，平均坡降6‰。
車碓河 源于長(zhǎng)沙縣境。河長(zhǎng)41公里，流域面積344平方公里。
（部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于《平江年鑒》2019年版）